systemd

  • POST --> Boot Sequence --> Bootloader --> kernel + initramfs(initrd) --> rootfs --> /sbin/init

init: CentOS 5 SysV init
CentOS 6 Upstart
CentOS 7 Systemd

  • Systemd：系统启动和服务器守护进程管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程，它非常强大，包含了许多功能（比如xinetd等），以往的好多模块功能都被集合在一起了
  • Systemd新特性
    1. 系统引导时实现服务并行启动
    2. 按需启动守护进程（类似xinetd)
    3. 自动化的服务依赖关系管理：某个服务需要依赖于其他服务的时候，当启动它时会自动启动需要依赖的服务，而早期没有此功能
    4. 同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务
    5. 系统状态快照

比较5 6 7 启动流程：

5：全部串行启动，一个接一个启动
6：非依赖性的驱动，软件，服务等并行启动，有依赖性的串行启动
7：全部并行启动，依赖性先忽略，服务先启动，等到用户真正使用和访问服务的时候再去查看依赖性，然后再相应启动依赖的服务。

核心概念：unit

unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息

  • 配置文件
    /usr/lib/systemd/system:每个服务最主要的启动脚本设置，类似于之前的/etc/init.d/
    /run/systemd/system：系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行
    /etc/systemd/system：管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rcN.d/Sxx的功能，比上面目录优先运行

Unit类型

systemctl –t help 查看unit类型
service unit: 文件扩展名为.service, 用于定义系统服务
Target unit: 文件扩展名为.target，用于模拟实现运行级别（类似于runlevel)
Device unit: .device, 用于定义内核识别的设备
Mount unit: .mount, 定义文件系统挂载点
Socket unit: .socket,用于标识进程间通信用的socket文件，也可在系统启动时，延迟启动服务，实现按需启动
Snapshot unit: .snapshot, 管理系统快照
Swap unit: .swap, 用于标识swap设备
Automount unit: .automount，文件系统的自动挂载点
Path unit: .path，用于定义文件系统中的一个文件或目录使用,常用于当文件系统变化时，延迟激活服务，如：spool 目录

特性

  • 关键特性：
    基于socket的激活机制：socket与服务程序分离
    基于d-bus的激活机制：
    基于device的激活机制：
    基于path的激活机制：
    系统快照：保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中
    向后兼容sysv init脚本
  • 不兼容：
    systemctl命令固定不变，不可扩展
    非由systemd启动的服务，systemctl无法与之通信和控制

管理系统服务：

  • CentOS 7: service unit
    注意：能兼容早期的服务脚本
    命令：systemctl COMMAND name.service
    启动：service name start ==> systemctl start name.service
    停止：service name stop ==> systemctl stop name.service
    重启：service name restart ==> systemctl restart name.service
    状态：service name status ==> systemctl status name.service
    条件式重启：已启动才重启，否则不做操作
    service name condrestart ==> systemctl try-restart name.service
    重载或重启服务：先加载，再启动
    systemctl reload-or-restart name.service
    重载或条件式重启服务：
    systemctl reload-or-try-restart name.service
    禁止自动和手动启动：
    systemctl mask name.service
    取消禁止：
    systemctl unmask name.service
  • 具有类似相同功能的两个服务有冲突，（比如httpd和 nginx 都是tcp80端口等），让其中一个服务禁止启动先。

服务查看

查看某服务当前激活与否的状态：（可用$?查看结果，0代表启动）
systemctl is-active name.service
查看是否开机启动的服务：
systemctl is-enabled name.service
查看所有已经激活的服务：
systemctl list-units --type|-t service
查看所有服务：
systemctl list-units --type service --all|-a

  • chkconfig命令的对应关系：
    设定某服务开机自启：
    chkconfig name on ==> systemctl enable name.service
    设定某服务开机禁止启动：
    chkconfig name off ==> systemctl disable name.service

查看所有服务的开机自启状态：
chkconfig --list ==> systemctl list-unit-files --type service
用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用
chkconfig sshd –list ==>ls /etc/systemd/system/*.wants/sshd.service
查看服务是否开机自启：
systemctl is-enabled name.service

  • 其它命令：
    查看服务的依赖关系：
    systemctl list-dependencies name.service
    杀掉进程：
    systemctl kill unitname

服务状态

systemctl list-unit-files --type service --all显示状态
loaded Unit配置文件已处理
active(running) 一次或多次持续处理的运行
active(exited) 成功完成一次性的配置
active(waiting) 运行中，等待一个事件
inactive 不运行
enabled 开机启动
disabled 开机不启动
static 开机不启动，但可被另一个启用的服务激活

systemctl命令示例

  1. 显示所有单元状态
    systemctl 或 systemctl list-units
  2. 只显示服务单元的状态
    systemctl --type=service
  3. 显示sshd服务单元
    systemctl –l status sshd.service
  4. 验证sshd服务当前是否活动
    systemctl is-active sshd
  5. 启动，停止和重启sshd服务
    systemctl start sshd.service
    systemctl stop sshd.service
    systemctl restart sshd.service
  6. 重新加载配置
    systemctl reload sshd.service
  7. 列出活动状态的所有服务单元
    systemctl list-units --type=service
  8. 列出所有服务单元
    systemctl list-units --type=service --all
  9. 查看服务单元的启用和禁用状态
    systemctl list-unit-files --type=service
  10. 列出失败的服务
    systemctl --failed --type=service
  11. 列出依赖的单元
    systemctl list-dependencies sshd
  12. 验证sshd服务是否开机启动
    systemctl is-enabled sshd
  13. 禁用network，使之不能自动启动,但手动可以
    systemctl disable network
  14. 启用network
    systemctl enable network
  15. 禁用network，使之不能手动或自动启动
    systemctl mask network
  16. 启用network
    systemctl unmask network

注意点1：

  1. /usr/lib/systemd/system中不仅包含了以前的类似的各种服务（现在以.service结尾）,而且包含了其他unit单元类型（看后缀可区别），它是最关键的目录，一般都是修改此目录的文件。而run和etc下的一般不会去修改，由系统自己调控。
  2. systemctl 默认执行目标的unit单元类型就是service,会自动补上service后缀，因此可省略不写它。
  3. 主要关注service ，target 有时会看一下socket单元。其他的一般由系统调控。其中target单元保留了centos6中的runlevel 0-6 ,同时还增加了更多。
  4. 新特性socket和服务（service)相分离并可激活，即使服务不启动，socket也能监听对应的端口核协议等，当访问服务时，socket会把没激活的服务自动激活。（类似于xinetd的功能了，systemd本身就可基于此功能来监听服务和激活，比如telnet,rpcbind. ）
    • 就算服务service停止了，socket也可以启用。比如rpcbind.service关闭但是rpcbind.socket仍然激活（并处于listening)状态。因此当有人访问端口时就会自动激活服务。也正是因为这个机制，它也会把具有依赖性的服务给一并启动。
    • 而以前老版本的必须是服务启动后socket才启动，并且它们不能分离，服务关闭了，socket也关闭。
    • 示例：再比如telnet-server服务在centos7上安装后就会在usr/lib/systemd/system下出现telnet.socket和telnet.service两个文件，而不像centos6中的是有一个/etc/xinetd/telnet配置文件。此时激活socket然后用ss -ntlp 可看到23端口是有systemd来监听的，而不是xinetd。而此时telnet本身的进程并未启动。
  5. systemd的unit全部是由systemctl二进制可执行程序来配置,而不像centos6中可以自己在init.d中添加服务脚本并自己编写各种功能（各种参数比如start,stop等都可以自己编写）。因此systemd中必须按照systemctl的功能来使用。
  6. centos7中可以一次性处理多个服务，6中不行。7中成功操作没有任何提示，6中会有OK字样。
  7. 重要点：systemctl命令当用enable,disable，mask,unmask等命令时，就是在/etc/systemd/system中创建同名的unit软链接指向/usr/lib/systemd/system中真正的unit文件或者删除软链接（mask就是创建软连接并指向/dev/null，unmask删除它)。因为etc的文件夹的优先级比usr中的高，因此就实现了配置调控的功能。
  8. systemcl enable和disable就是在/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 创建和删除软链接来控制开机是否启动服务。

service unit文件格式

/etc/systemd/system：系统管理员和用户使用/usr/lib/systemd/system：发行版打包者使用

  1. 以 “#” 开头的行后面的内容会被认为是注释
  2. 相关布尔值，1、 yes、 on、 true 都是开启，0、 no、 off、 false 都是关闭
  3. 时间单位默认是秒，所以要用毫秒（ms）分钟（m）等须显式说明
  • service unit file文件通常由三部分组成：
    1. [Unit]：定义与Unit类型无关的通用选项；用于提供unit的描述信息、 unit行
      为及依赖关系等
    2. [Service]：与特定类型相关的专用选项；此处为Service类型
    3. [Install]：定义由“systemctl enable” 以及"systemctl disable“命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项

Unit段的常用选项：

Description：描述信息，在命令systemctl status中看的就是这里写的
After：定义unit的启动次序，表示当前unit应该晚于哪些unit启动，其功能与Before相反
Requires：依赖到的其它units，强依赖，被依赖的units无法激活时，当前unit也无法激活
Wants：依赖到的其它units，弱依赖
Conflicts：定义units间的冲突关系

Service段的常用选项：

Type：定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型

  • simple：默认值（不写的时候就这个），这个daemon主要由ExecStart接的指令串来启动，启动后常驻于内存中
  • forking：由ExecStart启动的程序透过spawns延伸出其他子程序来作为此daemon的主要服务。原生父程序在启动结束后就会终止
  • oneshot：与simple类似，不过这个程序在工作完毕后就结束了，不会常驻在内存中
  • dbus：与simple类似，但这个daemon必须要在取得一个D-Bus的名称后，才会继续运作.因此通常也要同时设定BusNname= 才行
  • notify：在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合 NotifyAccess 来让Systemd 接收消息
  • idle：与simple类似，要执行这个daemon必须要所有的工作都顺利执行完毕后才会执行。这类的daemon通常是开机到最后才执行即可的服务
    EnvironmentFile：环境变量配置文件,服务启动时需要的变量和参数等的值就在这里写的，可以供给下面的来使用（参考atd.service)
    ExecStart：指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径(参数可用上面定义的环境变量$var)
    ExecStartPre： ExecStart前运行
    ExecStartPost： ExecStart后运行
    ExecStop：指明停止unit要运行的命令或脚本
    Restart：当设定Restart=1时，则当次daemon服务意外终止后，会再次自动启动此服务

Install段的常用选项：

Alias：别名，可使用systemctl command Alias.service
RequiredBy：被哪些units所依赖，强依赖
WantedBy：被哪些units所依赖，弱依赖（比如multi-user.target)
Also：安装本服务的时候还要安装别的相关服务

注意：对于新创建的unit文件，或者修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启
重新加载配置文件命令：systemctl daemon-reload

服务Unit文件示例：

  • vim /etc/systemd/system/bak.service
[Unit]
Description=backup /etc
Requires=atd.service
[Service]
Type=simple
ExecStart=/bin/bash -c "echo /testdir/bak.sh|at now" ：at now代表立即执行此任务，不过注意它的所有输出结果都在邮件中
[Install]
WantedBy=multi-user.target
systemctl daemon-reload
systemctl start bak

其中脚本bak.sh中：
tar cf /data/etc_`date +%F`.tar /etc  &> /dev/null

运行级别

  • target units：
    unit配置文件：.target
    ls /usr/lib/systemd/system/*.target
    systemctl list-unit-files --type target --all
  • 运行级别：
    0 ==> runlevel0.target, poweroff.target
    1 ==> runlevel1.target, rescue.target
    2 ==> runlevel2.target, multi-user.target
    3 ==> runlevel3.target, multi-user.target
    4 ==> runlevel4.target, multi-user.target
    5 ==> runlevel5.target, graphical.target
    6 ==> runlevel6.target, reboot.target

  • 查看依赖性：
    systemctl list-dependencies graphical.target

  • 级别切换：init N ==> systemctl isolate name.target
    systemctl isolate multi-user.target
    注：只有/lib/systemd/system/*.target文件中AllowIsolate=yes 才能切换(修改文件需执行systemctl daemon-reload才能生效)
  • 查看target：
    runlevel ;who -r
    systemctl list-units --type target
  • 获取默认运行级别：
    /etc/inittab ==> systemctl get-default
  • 修改默认级别：
    /etc/inittab ==> systemctl set-default name.target
    systemctl set-default multi-user.target
    ls –l /etc/systemd/system/default.target

其它命令

  • 切换至紧急救援模式：
    systemctl rescue
  • 切换至emergency模式：
    systemctl emergency
  • 其它常用命令：
    传统命令init，poweroff，halt，reboot都成为systemctl的软链接
    关机：systemctl halt、 systemctl poweroff
    重启：systemctl reboot
    挂起：systemctl suspend
    休眠：systemctl hibernate
    休眠并挂起：systemctl hybrid-sleep

注意点2：

  1. 一般不用自己书写service，书写的时候可以参考已经存在的service文件来写（usr/lib中）。
    • 比如说自己编译的最新版本的服务等，装到了其他的目录中但是没有service文件。此时便可参考老版本存在的service文件进行修改（尤其修改执行的目标脚本位置），这样以后便可以用systemctl命令来控制新装的在其他目录中的服务程序了。
  2. 注意修改了service配置文件之后要重新载入daemon-reaload
  3. 在usr/lib/systemd/system中ls *.target ，然后最好把ctrl-alt-delete.target
    • 修改为其他的指向（比如/dev/null)
    • 或者直接删除掉这个软链接
    • 或者mask它也行。
  4. 修改/etc/下的default.target指向即可修改开机进入的runlevel.当然要用systemctl命令来修改，具体命令可以查看/etc/inittab来修改。
    • systemctl get-default
    • systemctl set-default multi-user.target
  5. 如果这里设置错误成reboot.target或者poweroff.target，则开机进入菜单界面后可以用e按键，然后在linux16后面添加systemd.unit=multi-user.target，然后按ctrl+x按键 即可让这一次启动进入，但需注意进入系统之后仍要修改默认启动模式为正确的。

CentOS 7 引导顺序

UEFi或BIOS初始化，运行POST开机自检
选择启动设备
引导装载程序, centos7是grub2
加载装载程序的配置文件：

  • /etc/grub.d/
  • /etc/default/grub
  • /boot/grub2/grub.cfg
    加载initramfs驱动模块
    加载内核选项
    内核初始化，centos7使用systemd代替init
    执行initrd.target所有单元，包括挂载/etc/fstab
    从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
    systemd执行默认target配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target

systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统
systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
systemd执行graphical需要的服务

  • 注意Centos7中也保留了6中的启动服务脚本和文件夹（rc.d和init.d)

设置内核参数

设置内核参数，只影响当次启动
启动时，在linux16行后添加systemd.unit=desired.target
systemd.unit=emergency.target
systemd.unit=rescue.target
rescue.target 比emergency 支持更多的功能，例如日志等
systemctl default 进入默认target

启动排错

  • 文件系统损坏
    先尝试自动修复，失败则进入emergency shell，提示用户修复
  • 在/etc/fstab不存在对应的设备和UUID
    等一段时间，如不可用，进入emergency shell
  • 在/etc/fstab不存在对应挂载点
    ystemd 尝试创建挂载点，否则提示进入emergency shell.
  • 在/etc/fstab不正确的挂载选项
    提示进入emergency shell

破解CentOS7的root口令

方法1：

启动时任意键暂停启动
按e键进入编辑模式
将光标移动linux16开始的行，添加内核参数rd.break
按ctrl-x启动
mount –o remount,rw /sysroot
chroot /sysroot
passwd root
touch /.autorelabel ：如果没有启动selinux这一项可不写
exit
reboot

方法2：

启动时任意键暂停启动
按e键进入编辑模式
将光标移动linux16开始的行，改为rw init=/sysroot/bin/sh
按ctrl-x启动
chroot /sysroot
passwd root
touch /.autorelabel
exit
reboot

grub2加口令

grub2-setpassword 按回车然后输入口令即可

  • 它把生成的口令放在了/boot/grub2/user.cfg文件中.
    加完口令之后想要在开机时设置grub.cfg文件就得先输入用户名和密码了。
  • 删除grub2口令：只需要把user.cfg文件删除即可

修复grub2

  • GRUB“the Grand Unified Bootloader”
    引导提示时可以使用命令行界面
    可从文件系统引导

  • 主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg

  • 修复配置文件
    grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg
  • 修复grub
    grub2-install /dev/sda BIOS环境
    grub2-install UEFI环境
  • 调整默认启动内核
    vim /etc/default/grub
    GRUB_DEFAULT=0

注意点3：

  1. 由于7中unit太复杂，启动顺序无法直接查看（6中可在对应的rc#.d中查看KS软链接查看顺序）。因此要用命令查看

    • systemd-analyze
    • systemd-analyze plot ：它会生成xml格式的信息并标准输出
    • systemd-analyze plot > boot.xml ：在windows中查看它即可

  2. 由于/boot/grub2/grub.cfg文件内容太多，因此不要手工去改它，可按照它所写的注释信息，去修改/etc/default/grub模板文件 （其中/etc/grub2.cfg是个软链接就是指向boot中的grub.cfg)，然后利用命令grub2-mkconfig -o /boot/gurb2/grub.cfg(或者重定向,文件也可指向/etc/下的软链接）命令来生成。

    • 利用rpm -ql grub2 查看不到任何文件，说明它只是运行了一些命令脚本
    • 利用rpm -qf /boot/grub2/grub.cfg 可看到它来自grub2-pc包

  3. 修改默认启动内核项（类似6中的title，修改default=0或其他数字），在这里就是修改模板文件中的GRUB_DEFAULT=0或者其他数字即可便可修改默认的启动内核项。然后再用grub2-mkconfig生成即可。

    • 也可用命令grub2-set-default 0 设置，更加详情查看帮助

  4. Centos7中也可以用老的service命令，和Centos6中相同。同时它里面也有rc.d以及init.d文件夹。只不过里面的服务文件比较少。

    • 因此如果想要一个程序（注意不是服务）或者说自己自定义的服务开机自动启动：
      1）一种方法是写service的可执行脚本放入init.d中然后用chkconfig添加到各个模式的启动项中
      2）一种是直接写在rc.d的rc.local中即可
      3）还有一种就是可以在usr/lib/systemd/system中写入unit的service类型的服务文件，这里可参考其他的service文件，然后在/etc/systemd/system中创建软连接指向它（这里的目的是能用systemctl 命令控制它），并且在/etc/systemd/system/multi-user.target.wants创建软链接指向usr中的这个文件（这里的目的才是让它开机自动启动）
    • 创建这个service文件和两个软链接的时候，注意service的真正文件在usr的文件夹中，而第一个用于systemctl控制命令（比如start,mask等等）的软链接在/etc/systemd/system下面，这个必须手动创建。而控制它自动开机启动的软链接在/etc/systemd/system/multi-user.target.wants下面，这个在上一个控制的软链接创建之后可以用命令创建（enable),也可以手动创建。
    • 不过要注意service的格式还有各种名字别写错了。
  5. 4中的3种方法，如果仅仅为了开机启动一个程序，最方便的方法建议还是第2种方法直接写在/etc/rc.d/rc.local中。（前两中方法的具体过程可以参照centos6中所写的步骤。）